一种环氧树脂基体的片状模塑料及其制备方法与流程

本发明涉及复合材料，具体涉及一种环氧树脂基体的片状模塑料及其制备方法。

背景技术：

1、片状模塑料(smc)是指以热固性树脂为主要原料，加入增稠剂、低收缩剂、脱模剂、填充剂等助剂，并采用短切纤维(通常有玻璃纤维或碳纤维)增强的片状原料，其成型工艺具有生产效率高、产品质量稳定、成本低等优点，适用于高精度、结构复杂、外观要求高、可满足不同要求的零部件或制品的大规模生产，广泛应用于汽车、电子电器和基础设施等领域。

2、目前，片状模塑料所用树脂以不饱和聚酯树脂和环氧乙烯基树脂为主，其增稠方式主要有两种：(1)碱土金属氧化物或氢氧化物增稠，主要是通过树脂中的羧基与金属离子形成配位键使up分子增长；(2)异氰酸酯及预聚物改性(itp法或化学法)，主要用于低酸值和高羟值的树脂体系，通过形成共价键使分子增长。在此两种增稠方法中，第(1)种往往会由于配位键的断裂，造成了纤维与树脂间的承载力下降，从而在压制时出现纱线暴露等问题，而第(2)种增稠方式，共价键比较牢固，在加热时粘度下降较小，但其增稠效果依然不够理想，其中，异氰酸根与羟基反应速度较快，与羧基反应较慢，在压制过程中会产生co2，出现气泡。另一方面，由于低收剂的使用，传统的片材不耐高温，在高温环境中，很容易发生热解，且由于不饱和聚酯或环氧乙烯基树脂与玻璃纤维的界面亲和性较差，制品表面孔隙率较高，进而导致其在众多应用领域，尤其是电气绝缘领域的应用受到严重限制。

3、环氧树脂作为一种重要的热固性树脂，具有较高的力学性能、较强的耐腐蚀性、耐热性、耐水性和耐霉菌性等性能优势，依赖于其环氧功能基团的开环反应及极性结构，环氧树脂与玻璃纤维、碳纤维及金属、混凝土、玻璃等各种基体有强的界面粘合力，也在电子加工、航空航天、汽车及建筑等领域作为重要的胶粘剂使用。

4、然而，由于环氧树脂固化反应的持续性，即无法将其反应控制在某一反应阶段，所以，环氧树脂无法实现阶段性的增稠，亦即其固化反应不可逆，一旦开始固化，很难保证其在压制过程中的流动性，且在增稠机理方面，很难实现物理增稠，而采用异氰酸酯来进行增稠，在增加成本的同时，由于反应的不可逆，导致制备的片材硬度偏大，很难实现smc的随型压制要求。

技术实现思路

1、本发明提供的一种环氧树脂基体的片状模塑料及其制备方法，旨在解决上述背景技术中存在的环氧树脂不可增稠的技术难题，同时避免了片材生产过程中的vocs释放及其对人体健康的影响。

2、为了实现上述技术目的，本发明主要采用如下技术方案：

3、本发明提供了一种环氧树脂基体的片状模塑料，包括如下重量份数的原料组分：环氧树脂70-100份、改性环氧树脂10-20份、长直链活性环氧稀释剂10-15份、潜伏性固化剂7.5-10份、促进剂0.5-1.0份、内脱模剂1.5-4.5份、填料120-180份、增稠剂0.5-4.5份、短切纱50-80份；其中，所述改性环氧树脂具有与二价金属离子反应的羧基功能基团。

4、在本发明的优选实施方式中，所述环氧树脂为双酚a环氧树脂、酚醛环氧树脂、双酚f环氧树脂、多酚型缩水甘油醚环氧树脂、脂肪族缩水甘油醚环氧树脂、缩水甘油酯型环氧树脂中的一种或多种。

5、在本发明的优选实施方式中，所述改性环氧树脂为将基础树脂采用氨基苯甲酸进行功能修饰的环氧树脂。

6、进一步的，所述改性环氧树脂采用如下方法制备：

7、将环氧树脂加入反应釜中，升温至恒定温度，并在氮气保护条件下开启搅拌，加入氨基苯甲酸，继续搅拌一段时间，然后加入有机金属盐催化剂，在氮气保护条件下，继续维持恒定温度直至反应完全，冷却降温后即可得到改性环氧树脂。

8、更进一步的，所述恒定温度为77-83℃，所述有机金属盐催化剂选自辛酸亚锡、二月桂酸二丁基锡、mb20、bicat zn、乙酰丙酮锆、乙酰丙酮镍、新癸酸铷中的其中一种或几种。

9、在本发明的优选实施方式中，所述长直链活性环氧稀释剂为癸基缩水甘油醚(age)、1,4-丁二醇二缩水甘油醚(bddge)三羟甲基丙烷三缩水甘油醚(tpeg)、乙二醇二缩水甘油醚(egde)、1,6-己二醇二缩水甘油醚(1,6-hde)中的一种或两种，优选癸基缩水甘油醚(age)。

10、在本发明的优选实施方式中，所述潜伏性固化剂为双氰胺及其衍生物中的一种或两种。

11、在本发明的优选实施方式中，所述促进剂为咪唑类促进剂、脲类衍生物促进剂、三氟化硼-胺络合物、季铵盐及三苯基磷络合物中的一种或多种；所述内脱模剂为卵磷脂、烷基磷酸酯、硬脂酸和硬脂酸盐中的一种或多种；所述填料为氢氧化铝、硅藻土、碳酸钙、硫酸钙、滑石粉中的一种或多种；所述增稠剂为氧化镁、氢氧化镁、氧化钙、氢氧化钙、氧化钡中的一种或多种。

12、在本发明的优选实施方式中，所述短切纱由连续玻璃纤维经裁剪制得，长度为30-55mm间的额定长度，所述玻璃纤维为ect/tm 468a、ect/tm 468g、ect/tm 468ge、ect/tm468t、ect/tm 468hs中的一种。

13、本发明还提供了一种如上所述的环氧树脂基体的片状模塑料的制备方法，包括如下步骤：

14、步骤一、将环氧树脂、改性环氧树脂、长直链活性环氧稀释剂、潜伏性固化剂、内脱模剂、色浆及填料按比例加入到带有保温加热装置的混合釜中，再按比例加入促进剂和增稠剂，混合、搅拌均匀后，得到树脂糊；

15、步骤二、调整裁切刀尺寸，将环氧专用纱裁剪为额定长度的短切纱，并将所述短切纱均匀分散于pe膜上，将带有短切纱的pe膜通过胶槽下方；

16、步骤三、将树脂糊泵入胶槽中，胶槽下方用最小尺寸为0.3mm的卡片调整出胶量；待pe膜上的短切纱通过胶槽下方时，打开出胶口，使树脂糊均匀流至pe膜上，并以覆膜机在树脂糊上方加盖一层pe膜；

17、步骤四、将步骤三所得物料经牵引进入带加热辐射的链条式碾压机，充分碾压，然后进行收箱或收卷，并转移至烘房进行增稠，即可得到smc片材；

18、步骤五、将熟化后的片材撕膜后，将片材裁剪，并根据样品厚度按照0.5mm/层smc来计算铺设层数，然后利用模压机进行压制，待压制完成后，起模并将样品取出，冷却至室温后，去边，即得环氧树脂基体的片状模塑料。

19、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

20、1、本发明制备的环氧树脂基体的片装模塑料，通过添加长直链活性环氧稀释剂打破了环氧树脂原本三维的网状结构，改善了现有环氧树脂smc遇光照、受热会出现变黄、发黑等缺陷，即改善了现有smc容易发生黄变的技术问题。

21、2、本发明制备的环氧树脂基体的片装模塑料，在采用环氧树脂基体的基础上，还加入了改性环氧树脂，加入的改性环氧树脂通过氨基苯甲酸与基础树脂制备而成，使其增加了羧基功能基团，进而通过改性环氧树脂上的羧基功能基团与增稠剂中的二价金属离子发生反应，从而起到对环氧树脂smc增稠的作用。相对于未添加改性环氧树脂制备而成的片装模塑料，本发明技术方案可以更好的解决环氧smc增稠的基本问题。

22、3、本发明提供了一种环氧smc的设计理念和制备方法，针对不饱和聚酯smc制品强度低、孔隙率高、吸水率高等问题，本发明以环氧树脂为基体，辅以增加了羧基功能基团的改性环氧树脂共同反应，结合聚酯类片状模塑料增稠机制，设计出一种新型的环氧树脂smc，实现了良好的增稠、脱模、随型及快速固化等目的，以该环氧smc为原料，生产环氧树脂模压件，在片材生产过程中，无voc排放，且制品性能优良，兼具高的机械强度、电气性能和阻燃性能，可望在绝缘材料、轨道交通、汽车工业等领域取得广泛应用。